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再苦再难 也要研发咱们自己的分步投影光刻机 | 70年·第一见证

来源:默认部门     作者:新闻中心     发布时间:2019年10月17日              

  编者按:

  国家实力,装备缩影。与新中国同心同行,中国电科承担并圆满完成了国防和军队永利游戏app下载信息装备科研生产及保障任务,研制出诸多“国内第一”的重要装备,催生出诸多感人故事。为向新中国成立70周年献礼,现开设“70年·第一见证”栏目,将电科人为国家研制“第一台”装备的幕后故事呈送读者,一起感悟军工人的家国情怀。

  今天我们走进中国电科装备子集团45所,听所里原BG-102型分步投影光刻机项目核心骨干杨建忠口述回忆,了解他们研制我国首台分步投影光刻机的故事。

  海湾战争让世人认识到了“芯片战胜钢铁”的重要性,作为关键的芯片制造装备,光刻机的自主可控关系到国家永利游戏app下载信息安全,重要程度不言而喻。

  作为国内研发半导体设备的主要研究所,装备子集团45所于1989年启动了BG-102型分步投影光刻机项目。

  1999年1月,经原信息产业部鉴定,BG-102型分步投影光刻机性能达国外90年代初期水平。

  45所第一个专利是怎么来的?

  BG-102型分步投影光刻机项目,属“八五”国家重点科技攻关项目,该项目是用于分辨率0.8-1微米的超大规模集成电路研究、生产的关键工艺设备。项目研制的最大特点是,在技术路线上研制者们吸取了国外各大公司的技术长处,结合已有技术基础,形成了自己的技术特色和知识产权。设备的软硬件研发和生产完全建立在我国自己力量的基础上,是一台完全根植于中国土壤的新型高精度投影光刻设备。

  要研发这么一台高精尖的光刻机,技术人员面临一系列需要攻克的技术难题和问题。作为项目的骨干人员,设备的研制历程给了我一段非凡的体验,也更加坚定了我振兴我国半导体装备及工艺的信念。

  1991年底,项目正进入到最为关键的设计论证阶段。项目的一个个技术难题、一道道技术难关、核心关键配套件的解决方案,已成为项目工程技术人员迫切需要攻克的问题。

  当时,系统中最重要的掩膜传输、晶圆传输定位,承片台精密驱动定位技术和系统结构设计、关键配套件解决等问题已严重制约了项目的进度正常开展。我作为负责该系统单元的工程师,为此三次修改了系统结构方案。

  为了解决设计中面临的技术难题,我和团队成员每天都在设计室和实验室中度过的。在绘图机上认真设计构思每一个技术细节、在实验室求证每一个解决方案。这其中,遇到最难以解决的问题就是系统的微驱动问题。当时,国内还没有哪一家能生产满足项目研制的大行程微步微型驱动器,国外一时又找不到合适的可用专用配套件,项目研究的设计工作几乎处于停止状态。

  科研最美之处就在于,于峭壁上攀登。

  越是困难,越是激起人的韧劲,我将精力全部用在工作上,全身心投入工作中,研究和探索解决问题的方法。功夫不负有心人,一日在看到一篇国外关于电机微步距细分控制技术文章时,突发灵感:何不采用微步距细分控制技术,采用步进电机原理实现大行程、微步距的驱动功能呢?

  随即我迅速完善构思,并设计出结构和加工图纸,在车间与工人师傅一同加工成所需零件。在实验室里,我对组装完成的驱动器的结构参数一次次进行试验和修改。连续用了几天几夜的时间进行了大量的试验验证与考核。

  进行了几十次精度测试和求证。在电气工程师庞亚军的配合下,终于得出令人满意的结果。

  经反复验证,大行程微驱动器的结构特征尺寸、微驱动行程、微步控制精度都能满足BG-102型分步投影光刻机对承片台的大行程、微步距驱动要求。

  大行程微位移驱动器研制开发成功后,根据1985年4月1日实施的中华人民共和国第一步专利法,我们迅速对“大行程微位移驱动器”申请了国家专利。

  45所的第一个专利就这样诞生了。

  项目最后的坚守

  1997年年中,BG-102型分步投影光刻机研发样机,在平凉科研基地的设备调试和考核进入最后的冲刺阶段。项目还面临着许多技术问题未能解决,如工作台的定位精度、调焦系统的稳定性、套刻精度及“标记”传递工艺的实验等,包括整机系统的实用化工艺验证,用户的“流片”工艺考核、设备的最后定型鉴定等等一系列问题……

  而此时又恰逢诸多因素的影响,原项目和研究室的主要领导和负责人,一个个也相继离开了项目的研制和管理岗位。一时间,部门内部结构调整、部门人员变更,项目研制处于半停顿状态。

  但是,最后的坚守人员,凭着为党和国家负责的强烈信念,秉持振兴我国半导体装备及工艺的初心,在项目面临最困难的情况下,不抛弃、不放弃,知难而进开展最后的技术攻关。在平凉的科研基地解决掉BG-102分布投影光刻机工艺验证样机最后的遗留问题。1997年10月,设备运抵北京大学微永利游戏app下载所,开始了最后工艺验证阶段的科研工作。

  从1997年10月到1998年底的一年多时间里,全体坚守人员分批次长期坚守设备工艺验证现场,通过现场对设备工艺适应性的不断改进与完善,在北大微永利游戏app下载所解决了一个又一个的技术难题,配合工艺验证方解决了一个又一个应用工艺难题,克服了种种意想不到的困难,保障了验证设备的正常运行。最后完成了设备“工艺流片”和实用化考核,成功制作出了CMOS—SOI门阵列集成电路器件。这一成果,代表了当时我国在光学微细加工设备领域自主创新、顽强拼搏所取得的最新科研成果,也预示着项目的研制者们圆满完成了国家下达的“八五”重大装备的科研攻关任务。

  在这些成果取得的背后,研制人员付出了数倍的艰辛和努力……

  

  他们除了要在工艺生产线维护设备的正常运行,配合“工艺流片”进行工艺操作和解决设备随时出现的各种技术故障外,还要克服长期家庭不能照顾,成年在外生活、住宿等方面遇到的各种困难。

  在一年左右的时间里,研制人员为了工作方便,大多时间居住在离北大微永利游戏app下载所最近的简陋平房招待所,这个时期,方便面是陪伴他们最多的食物。

  功夫不负有心人。1999年1月21日至22日,BG-102型分步投影光刻机在北京顺利通过工艺验证和工艺流片后,在京通过了由原信息产业部相关司局主持的设计定型鉴定。与会专家对45所在困难的条件下自主创新、克服种种困难确保国家项目的顺利完成给予了极高的评价。

  

  

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